Research Progress On Thermal Protection Materials And Structures Of Hypersonic Vehicles

Hypersonic vehicles represent future trends of military equipments and play an important role in future war. Thermal protection materials and structures, which relate to the safety of hypersonic vehicles, are one of the most key techniques in design and manufacture of hypersonic vehicles. Among these materials and structures, such as metallic temperature protection structure, the temperature ceramics and carbon/carbon composites are usually adopted in design. The recent progresses of research and application of ultra-high temperature materials in preparation, oxidation resistance, mechanical and physical characterization are summarized.

Influence of threshold stress on the estimation of the Weibull statistics

The influence of threshold stress on the estimation of the Weibull statistics is discussed in terms of the Akaike information criterion. Numerical simulations show that, if sample data are limited in number and threshold stress is not too large, the two-parameter Weibull distribution is still a preferred choice. For example, the fit of strength data of glass and ceramics to the two- and three-parameter Weibull distributions is compared.

Anisotropic, gradient and metal-like mechanical behaviors of teeth and their implications on tooth functions

The anisotropy and gradient of the elastic modulus and the hardness of teeth were investigated by means of instrumented indentation method. Such properties are attributed to the unique microstructures of teeth based on scanning electron microscopic analysis. By comparing the relationship between the ratio of hardness to the reduced elastic modulus and the ratio of elastic unloading work to the total work of teeth in course of indentation to those of other materials, we found that the material behaviors of teeth display metal-like characteristics rather than ceramics as considered traditionally. These material behaviors and relevant functions are discussed briefly.

Shell midden people in northern Iberia. New data from the mesolithic rock shelter of J3 (Basque Country, Spain)

[EN]In the course of a sondage dug in the rock shelter of J3, in the Jaizkibel mountains (at the north-western tip of Guipúzcoa), the body of a adult man was located buried inside a shell midden. This shell midden had not been disturbed and presented internal stratigraphy features. In any case, the outer edge of the shell midden does show some interesting interdigitation with the adjacent habitational layers, with evidence of different stages of occupation. Within the shell midden itself, under the individual buried there, it was possible to observe layers without any ceramics, whereas the layers covering said individual included ceramic fragments. This individual has been dated to 8,300 BP and therefore corresponds to a Mesolithic context.

BONDING OF ALUMINA AND METAL USING BULK METALLIC GLASS FORMING ALLOY

Metal-alumina joints have found various practical applications in electronic devices and high technology industry. However, making of sound metal ceramic brazed couple is still a challenge in terms of its direct application in the industry. In this work we successfully braze copper with Al2O3 ceramic using Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5 bulk metallic glass forming alloy as filler alloy. The shear strength of the joints can reach 140 MPa, and the microstructrural analysis confirms a reliable chemical boning of the interface. The results show that the bulk metallic glass forming alloys with high concentration of active elements are prospective for using as filler alloy in metal-ceramic bonding.

Energy Functions And Basic Equations For Ferroelectrics

Energy functions (or characteristic functions) and basic equations for ferroelectrics in use today are given by those for ordinary dielectrics in the physical and mechanical communications. Based on these basic equations and energy functions, the finite element computation of the nonlinear behavior of the ferroelectrics has been carried out by several research groups. However, it is difficult to process the finite element computation further after domain switching, and the computation results are remarkably deviating from the experimental results. For the crack problem, the iterative solution of the finite element calculation could not converge and the solutions for fields near the crack tip oscillate. In order to finish the calculation smoothly, the finite element formulation should be modified to neglect the equivalent nodal load produced by spontaneous polarization gradient. Meanwhile, certain energy functions for ferroelectrics in use today are not compatible with the constitutive equations of ferroelectrics and need to be modified. This paper proposes a set of new formulae of the energy functions for ferroelectrics. With regard to the new formulae of the energy functions, the new basic equations for ferroelectrics are derived and can reasonably explain the question in the current finite element analysis for ferroelectrics.

Bonding Of Alumina And Metal Using Bulk Metallic Glass Forming Alloy

Metal-alumina joints have found various practical applications in electronic devices and high technology industry. However, making of sound metal ceramic brazed couple is still a challenge in terms of its direct application in the industry. In this work we successfully braze copper with Al2O3 ceramic using Zr52.5Cu17.9Ni14.6Al10Ti5 bulk metallic glass forming alloy as filler alloy. The shear strength of the joints can reach 140 MPa, and the microstructrural analysis confirms a reliable chemical boning of the interface. The results show that the bulk metallic glass forming alloys with high concentration of active elements are prospective for using as filler alloy in metal-ceramic bonding.

Efeito do selamento dentinário imediato na resistência de união de restaurações cerâmicas

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do selamento dentinário imediato na cimentação definitiva de restaurações cerâmicas (Empress2Ivoclar Vivadent), levando em consideração a influência de diferentes métodos de remoção dos restos de cimento provisório da superfície dentinária previamente selada. Para isso foram utilizados 72 molares, hígidos, conseguidos no banco de dentes da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Os dentes foram divididos em nove grupos, os três primeiros serviram como grupo controle, onde não houve contaminação com nenhum cimento provisório, sendo eles: G1, onde o selamento e a cimentação definitiva foram feitas 15 dias após a confecção dos preparos cavitários; G2, onde o selamento dentinário foi feito imediatamente após o preparo e a cimentação definitiva após 15 dias; G3, onde o preparo, selamento e cimentação definitiva foram feitos no mesmo momento. Os próximos grupos foram os do selamento tardio, onde o sistema adesivo foi aplicado somente no momento da cimentação. Nestes grupos, após o preparo foram cimentadas restaurações provisórias com um cimento livre de eugenol (Temp BondNE) e após 15 dias as restaurações provisórias foram removidas e os restos de cimento limpos com diferentes métodos: G4: remoção com instrumento manual; G5: remoção com jato de bicarbonato; G6: remoção com pontas de ultra-som; após esta limpeza o sistema adesivo foi aplicado e as restaurações cerâmicas cimentadas. Por último foram os grupos do selamento dentinário imediato, onde o sistema adesivo foi aplicado imediatamente após a confecção dos preparos cavitários e em seguida foi feita a cimentação das restaurações provisórias. Após 15 dias as restaurações provisórias foram removidas, os restos de cimento foram limpos com os diferentes métodos: G7: remoção com instrumento manual; G8: remoção com jato de bicarbonato; G9: remoção com pontas de ultra-som. Após a limpeza as restaurações cerâmicas foram cimentadas. Para todos os grupos o sistema adesivo utilizado foi o Optibond FL Kerr e o cimento resinoso foi o Rely X ARC3M/ESPE. Vinte e quatro horas após as cimentações cerâmicas os corpos de prova foram submetidos ao ensaio mecânico de push out em uma máquina de ensaios universais EMIC DL. Os valores de resistência de união foram obtidos em KgF, convertidos em MPa e analisados estatisticamente. O teste de ANOVA mostrou que houve diferença estatisticamente significante entre os grupos (p≤0,05) e em seguida o t-teste mostrou que a técnica do selamento imediato resultou nos melhores valores de resistência de união. Por último, o teste de comparações múltiplas Student-Newman-Keuls (Teste SNK) mostrou que o método de limpeza dos restos de cimento provisório da superfície dentinária apresenta influência na resistência de união das restaurações cerâmicas. Com base nos resultados pôde-se concluir que a técnica do selamento imediato promoveu maior resistência adesiva para as restaurações cerâmicas e quanto ao método de limpeza, o melhor resultado, independente da técnica adesiva utilizada, foi a remoção com as pontas de ultrasson.

Modifying Bulk Metallic Glasses: Composites and Configurational States

Bulk metallic glasses (BMGs) maybe be considered to share some of the same inherent trade-offs as engineering ceramics. While BMGs typically exhibit high yield strengths, and while some have surprising fracture toughness, they exhibiting little to no tensile ductility, and fail in a brittle manner under uniaxial loading. Speaking broadly, there are two complimentary approaches to improving on these shortcomings: 1) create bulk metallic glass matrix composites (BMGMCs) and 2) improve the properties of a monolithic BMG. The structure of this thesis mirrors this division, with chapters 2-7 focusing on creating and processing amorphous metal matrix composites, and chapter 8 focusing on modifying the properties of a monolithic BGM by altering its configurational state through irradiation.

Resistência à flexão e microestrutura de vidro-cerâmicas feldspáticas processadas por injeção em moldes à alta temperatura

Enquanto os métodos tradicionais de processamento de restaurações cerâmicas tornaram-se notórios por sua complexidade, as técnicas mais modernas vêm privilegiando a simplicidade de execução e a automação. Dentre estas, destaca-se a injeção em moldes, que recentemente, foi associada a métodos CAD-CAM. Estudos anteriores demonstraram a viabilidade de utilização de um vidro feldspático de baixa expansão térmica, Alpha (Vita Zahnfabrik), para injeção, porém, faltam informações quanto às propriedades mecânicas e a microestrutura deste material quando submetido à injeção. Os objetivos deste estudo são: produzir pastilhas vidrocerâmicas para injeção a quente a partir de Alpha e da mistura deste vidro com partículas de alumina e zircônia; avaliar a resistência à flexão dos materiais processados, e compará-la a um material compatível existente no mercado (PM9 - Vita Zahnfabrik); estudar a estrutura microscópica dos materiais e correlacioná-la com suas propriedades mecânicas; identificar por meio de difração de raios X a formação de fases cristalinas durante as diferentes etapas de processamento. A injeção aumentou a resistência do vidro Alpha devido à redução na quantidade e tamanho dos defeitos internos, principalmente porosidades. Apesar de ter sido observada nucleação de cristais nos dois materiais, durante o processamento, não foi possível determinar de que forma este fenômeno afetou as propriedades mecânicas dos materiais. Não foi detectada alteração no padrão de distribuição das fases cristalinas observadas em microscópio eletrônico de varredura antes e depois da injeção. Não foi verificada diferença estatística significante entre a resistência à flexão de Alpha injetado e PM9. A adição de partículas de alumina e zirconia ao vidro Alpha provocou redução da resistência, devido à formação de aglomerados durante a confecção das pastilhas e a incapacidade da injeção em dispersá-los. Tais aglomerados funcionaram como concentradores de tensões, enfraquecendo o material.

Distribuição de tensões em próteses parciais fixas posteriores livres de metal com retentores intracoronários: análise em elementos finitos

Para reabilitar a ausência de um elemento dentário posterior, as próteses parciais fixas (PPF) com retentores intracoronários são uma alternativa aos implantes osseointegrados. O objetivo deste estudo foi avaliar a distribuição de tensões nessas próteses com três combinações de materiais: cerâmica de zircônia parcialmente estabilizada por ítria (ZPEI) revestida por cerâmica de fluorapatita (α), cerâmica de dissilicato de lítio (β) ou compósito fibrorreforçado (γ). Na composição α, foram analisadas a presença ou ausência da cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais e três variações na área total da seção transversal dos conectores (4 mm de largura x 3,2, 4,2 ou 5,2 mm de altura). Em 8 modelos bidimensionais de elementos finitos, uma carga vertical de 500 N foi aplicada na fossa central do pôntico e as tensões principais máximas (tração) e mínimas (compressão) foram apontadas em MPa. Inicialmente foram avaliados os 6 modelos com PPF de ZPEI e suas variações. Os maiores valores das tensões de tração foram encontrados no terço cervical dos conectores. Quando presente nestas regiões, a cerâmica de revestimento recebeu tensões acima do limite de sua resistência à flexão. Na comparação entre os modelos sem cerâmica de revestimento na parede cervical das caixas proximais, mesmo aquele com conectores de 3,2 x 4 mm, cuja infraestrutura apresentava 2,5 x 3 mm, poderia ser recomendado para uso clínico. Altos valores de tensões de compressão foram registrados entre o terço oclusal e médio dos conectores, correspondente à união entre as cerâmicas, o que poderia ocasionar, devido à flexão, falhas adesivas. Posteriormente, o modelo de ZPEI com a cerâmica de fluorapatita ausente da parede cervical das caixas proximais e área total dos conectores de 4,2 x 4 mm foi comparado aos dois outros materiais com conectores de mesma área. Na PPF de dissilicato de lítio, os valores representaram uma provável violação do limite de sua resistência à flexão. A PPF de compósito fibrorreforçado apresentou tensões bem abaixo do limite de resistência à flexão de sua infraestrutura, mas, como no modelo de ZPEI, tensões compressivas se concentraram com alto valor entre o terço oclusal e médio dos conectores, local de união entre a resina composta e a infraestrutura de fibras. Os resultados mostraram que a cerâmica de dissilicato de lítio e a presença da cerâmica de fluorapatita na parede cervical das caixas proximais deveriam ser contraindicadas para a condição proposta. Parece viável uma área de conectores na infraestrutura de ZPEI com no mínimo 2,5 x 3 mm. A PPF de compósito fibrorreforçado apresenta resistência estrutural para a situação estudada, mas, como também aquelas compostas de ZPEI, aparenta ter como pontos fracos a adesão entre a infraestrutura e o material de cobertura e a própria resistência deste último.

A influência do corte com diferentes discos e velocidades na integridade dos espécimes e na resistência adesiva de uma cerâmica a um cimento resinoso dual em ensaio de microtração

Esta pesquisa estudou a influência de diferentes velocidades de corte e marcas de discos diamantados nos valores de resistência adesiva, durante a preparação dos espécimes a serem submetidos à microtração, e na integridade das amostras por meio do microscópio eletrônico de varredura (MEV). Vinte blocos da cerâmica à base de dissilicato de lítio (IPS e.max Press) foram unidos com cimento resinoso (Rely X ARC) a blocos de compósito (Z100), construídos incrementalmente. Foram seguidas as recomendações dos fabricantes no tratamento da superfície da cerâmica e aplicação do cimento resinoso. Após 24 horas em água destilada a 37C, os espécimes foram divididos em dois grupos de discos: marcas Buehler e Extec e subdivididos nas velocidades de 200rpm e 400rpm (B2; E2; B4 e E4, respectivamente). Cada espécime foi cortado em dois eixos perpendiculares para obtenção de palitos com área adesiva de 1,0mm. Para cada condição experimental, os palitos foram separados, aleatoriamente, 15 palitos para análise ao MEV e 30 palitos para serem submetidos à força de tração. As médias de resistência adesiva em MPa foram E4=20,312 ; B4= 24,2 11,3 ; B2= 25,2 9,0 e E2= 28,6 10,4. Na análise estatística, observou-se que os valores de resistência adesiva na velocidade de 200rpm foram significativamente maiores comparados a velocidade de 400rpm, independente do disco empregado. Ao MEV, observou-se melhor integridade dos palitos na velocidade de 200rpm com presença de trincas menos extensas nas bordas externas. Constatou-se também que o disco Extec na velocidade de 400rpm apresentou movimentos excêntricos ao corte e obteve-se maior número de perdas prematuras, uma diminuição significante na média da área total de união (p<0,05), além de diferença significativa nos valores de resistência comparada a velocidade de 200rpm. Concluiu-se que a utilização de diferentes velocidades e sua interação com o disco empregado interfere na integridade dos espécimes e nos valores de resistência adesiva, sendo mais acentuada ao se utilizar o disco da marca Extec.

Influência do acabamento e polimento na resistência à flexão de uma cerâmica odontológica

Avaliou-se a influência de dois sistemas de acabamento e polimento na resistência à flexão de uma cerâmica feldspática EX-3 (Noritake). Para isto, confeccionou-se blocos cerâmicos com medidas em conformidade com a ISO 6872/1995. Em seguida obteve-se o glaze natural. A padronização da rugosidade superficial foi conferida com auxílio de um rugosímetro, e os blocos foram então divididos em cinco grupos. O Grupo I (controle) foi testado com glaze. Para os testes realizados nos demais grupos, os blocos receberam um tratamento de asperização por meio de uma ponta diamantada 4137 (KG Sorensen). Em seguida foram polidos com diferentes protocolos. No grupo II, o sistema de polimento dura white (Shofu). No grupo III, o sistema de polimento dura white (shofu) associado a uma pasta diamantada aplicada com disco de feltro. No grupo IV o sistema de polimento Exa Cerapol (Edenta) e no grupo V, este mesmo sistema mais pasta diamantada aplicada com disco de feltro. Após os procedimentos de acabamento e polimento, foi avaliada a rugosidade conseguida (Ra), para se avaliar a eficácia dos métodos testados. A análise estatística por ANOVA (p ≤ 0,05) mostrou não haver diferença estatisticamente significante entre os grupos (G2=3,820,58; G3=3,550,61; G4=4,050,40; G5=3,950.47) . Feito isto, os corpos-de-prova foram submetidos a um ensaio mecânico de resistência à flexão em três pontos, e também neste caso, os resultados depois de tratados estatisticamente não demonstraram diferenças estatísticas entre os grupos glazeados e os grupos que receberam tratamento (G1=132,126,9 MPa; G2=123,317,4 MPa; G3=114,519,3 MPa; G4=104,211,9 MPa e G5=104,719,1 MPa) . Após a realização destas avaliações, tornou-se possível concluir que o uso dos sistemas de acabamento e polimento testados neste trabalho permite obter superfícies com rugosidade similar a obtida com o glaze natural e não interferem na resistência à flexão da cerâmica utilizada.